Измерительный контроль (стр. 2 из 13)

Степени IX-X задаются на стыковочные поверхности, кронштейны вспомогательных механизмов и т.п. Они получаются фрезерованием, строганием, точением.

Степени XI – XII используют для неответственных рабочих поверхностей, получаемых различными способами механической обработки.

2.ОБЗОР МЕТОДОВ И СРЕДСТВ КОНТРОЛЯ ПЛОСКОСТНОСТИ

Все многообразие существующих и описанных в научно-технической литературе методов и средств контроля плоскостности, которые можно использовать для измерений среднегабаритных изделий, целесообразно разделить по физическому принципу задания измерительной базы на оптические и не оптические. В оптических средствах измерительная база, относительно которой измеряется реальное положение профиля, задается визирной осью или энергетической осью светового луча. Во всех не оптических, не смотря на разнообразие принципов действия (механический, гидравлический и др.), измерительная база задается элементами конструкции прибора.

Для контроля плоскостности чаще всего используются приборы с механическим оптическим и гидростатическим принципом преобразования измеряемой величины.

В механических приборах преобразовательный механизм построен на механическом принципе действия, т.е. преобразование малых перемещений измеряемых величин в большие перемещения на отсчетном или регистрирующем устройстве производится с помощью механических передач.

Гидростатические приборы основаны на гидравлических методах измерения. Принцип измерения заключается в сравнении плоскости, образованной поверхностью жидкости, которая всегда располагается в горизонтальном положении, с проверяемой поверхностью.

Оптические измерительные приборы представляют собой средства измерения, в которых при решении измерительной задачи главную функцию выполняют комплексы оптических элементов: объективы, окуляры, призмы, зеркала и передвигающие их рычаги, направляющие и т. п. Все оптические элементы соединяются направляемыми потоками лучей, несущими в себе измерительную функцию об измеряемой детали. Оптические приборы можно разделить на оптико-механические и оптико-электронные приборы.

Рассмотрим несколько методов контроля плоскостности, осуществляемых с помощью различных приборов.

2.1 Определение отклонений от плоскостности с помощью плит

Принцип измерения с помощью плит заключается в том, что плоскую поверхность плиты принимают за прилегающую поверхность и определяют отклонения реальной поверхности от поверхности плиты.

Размеры плит (рис.6) бывают от 250 Х 250 до 4000 Х 1600 мм (7 типов размеров).

рис.6

Материалом плит обычно является серый чугун.

В последние годы широкое распространение получили плиты, изготовленные из твердых каменных пород. Достоинством этих плит является то, что в них отсутствует внутреннее напряжение (камень необходимо добывать без взрыва). Твердость каменных плит значительно больше, чем твердость стали, что способствует повышенной стойкости таких плит к износу. Каменные плиты меньше подвержены деформации из-за измерения температуры окружающей среды, так как коэффициент теплового расширения ниже, чем у чугуна. Каменные плиты имеют коэффициент демпфирования в 15-20 раз выше, чем чугунные плиты, а это значит, что они менее чувствительны к возможным вибрациям.

Точность плит обычно нормируется либо по числу пятен краски в квадрате с размером 25Х25 мм, либо через отклонения от прямолинейности в разных направлениях.

Применение плит в большинстве случаев связано с определением плоскостности с помощью краски. Плиту покрывают тонким слоем краски (толщина слоя зависит от допуска на плоскость) и кладут на поверхность проверяемой детали. После перемещения плиты по поверхности детали (или наоборот) определяют число пятен, приходящихся на один квадрат 25Х25 мм.

Погрешность проверки примерно 3-5 мкм.

2.2 Определение отклонений от плоскостности с помощью поверочных линеек

Проверка плоскостности производится поверочными линейками типов: ШП - с широкой рабочей поверхностью прямоугольного сечения; ШД – с широкой рабочей поверхностью двутаврового сечения; ШМ - с широкой рабочей поверхностью, мостики; и УТ - угловые трехгранные (рис.7).

Линейки с широкой рабочей поверхностью выпускают трех классов точности: 0,1,2.Линейки класса 0 применяют для проверки поверхности 4-й степени точности, класса 1- для 6-й и 7-й степени точности и класса 2- для проверки поверхности 7-й и 8-й степени точности. Размеры lxb линеек различных типов имеют следующие значения: для линеек типа ШП-205х5…630х10 мм; для линеек типа ШД-630х4…4000х30 мм; для линеек типа ШМ- 400х50…3000х110 мм. Линейки с широкой рабочей поверхностью применяют для проверки плоскостности узких поверхностей методом «на краску» и методом линейных отклонений.

Угловые линейки типа УТ изготавливают длиной 400, 630 и1000 мм с двумя шабренными рабочими поверхностями, образующими угол α, равный 45, 55 и 60˚. По отклонениям граней от плоскостности эти углы делят на классы точности 0,1, и 2. Угловые линейки используют для одновременного контроля плоскостности пересекающихся поверхностями 7-й и 8-й степени точности методом «на краску».

У поверочных линеек с широкой поверхностью отклонение от плоскостности находится в пределах от 2.5 до 100 мкм.

рис.7

2.3 Определение отклонений от плоскостности с помощью уровней

Измерение отклонений от плоскостности брусковыми уровнями выполняют шаговым методом (рис.8). Сущность шагового метода заключается в последовательном измерении смещения отдельных точек проверяемой поверхности относительно предыдущей точки.

При шаговом методе контроля выбор базы зависит от конструкции прибора. При использовании шагового мостика с уровнем за базу принимают горизонтальную плоскость, проходящую через начало координат. Оси X и Y лежат в этой плоскости, а Zперпендикулярна к ней.

рис.8

Проверяемую поверхность изделия устанавливают грубо в горизонтальном положении. На поверхности в заданном направлении наносят отметки 0, 1, 2, ….23 с интервалом l=0.1 проверяемой длины. Уровень устанавливают на подставке с опорами, расстояние между которыми равно выбранному интервалу l.Схема перемещения уровня показана на рис.9.

рис.9

Сначала измерения проводят по замкнутому контуру в точках 0, 1, 2, 3,…15, 0. Затем проверяют точки 15, 16, 17, …19, 6 и 14, 20, 21,…23, 7..Подставку перемещают последовательно на все участки поверхности. Показания отсчитывают по обоим концам пузырька при двух положениях уровня, отличающихся на 180˚. Результирующее показание определяют по четырем отсчетам. При обработке результатов измерений учитывают наклон поверхности как в продольном так и в поперечном направлениях.

Zi=

Pi- текущие показания измерительного прибора при шаговом измерении;

i-любая из точек (на которые опираются ножки шагового мостика).

После нахождения всех точек сетки контролируемой поверхности заносят в таблицу и приступают к построению графиков в трех координатах, а затем к построению прилегающей плоскости.

2.4Измерение отклонений от плоскостности по положению отдельных точек

Принцип измерения заключается в том, что на поверхности измеряемой детали выбирают три точки (по возможности равномерно расположенные и разнесенные на поверхности) и принимают за исходные (базу) для отсчета положения остальных точек поверхности. При этом чаще всего принимают, что плоскость, проведенная через эти три точки, приблизительно параллельна прилегающей плоскости.

2.4.1Механический плоскомер

Механический плоскомер (рис.10) устанавливают вертикально на измеряемую поверхность, при этом он имеет две поворотные оси I и II.

рис.10

На оси II с помощью кронштейна установлена измерительная головка, которая может поворачиваться вокруг своей оси, Ось II подвешена на кронштейне к оси I, которая также поворачивается.

При измерении плоскомер устанавливают в середине измеряемой поверхности, После этого регулировкой основания оси I добиваются положение плоскомера, при котором показания измерительной головки во всех трех точках были бы одинаковы, Затем измеряют положение других точек поверхности относительно базовой плоскости.

2.4.2Оптико-механический плоскомер

Оптико-механический плоскомер (рис.11) по принципу действия аналогичен механическому, но в нем использован оптический способ преобразования.

рис.11

Плоскомер состоит из неподвижной I и поворотной II частей. Неподвижная часть, устанавливаемая на измеряемую поверхность, имеет объектив 6 и микрообъектив 3. Неподвижную часть устанавливают на трех точках с помощью постоянных магнитов 1 (аналогично штативу с магнитным основанием). Положение плоскомера можно регулировать по высоте. Поворотная часть плоскомера имеет окуляр 5 с сеткой 4, пента-призму 2 и плоскопараллельную пластину 8. Визирная марка III (в комплект плоскомера входит четыре марки) содержит источник света 12, конденсор 11 и точечную диафрагму 9.Узел с этими элементами может смещаться по высоте микрометрической парой 10, а фиксироваться на измеряемой поверхности с помощью постоянного магнита 13.

При измерении, как и в случае механического плоскомера, выбирают три точки на измеряемой поверхности и регулировкой опор плоскомера добиваются изображение всех трех светящихся точек в центре перекрестий сетки и прибора. После этого четвертую марку устанавливают в любую точку измеряемой поверхности и определяют отклонение ее положения от базовой плоскости по изменению изображения светящейся точки в поле зрения. Совмещение с центром сетки достигается поворотом плоскопараллельной пластины 8, а величину смещения определяют по микрометрической паре 7.